浅析冀中能源峰峰集团小屯矿地质构造特征

1、浅析冀中能源峰峰集团小屯矿地质构造特征1概况1.1 自然地理概况小屯井田位于河北省邯郸市峰峰矿区东北部,井田面积为 8.4099km 2,主井 口坐标 X :43598:Y :24155:Z :176.3m 。小屯矿交通较为便利,西南距峰峰集 团有限公司 9km ,西距 S211省道 3.5km (直线距离,以下同 ,南距 S315省道 4.5km ,东距 107国道 18 km,东北距离邯郸市 23.5km , 参见图 1-1。图 1-1 小屯矿交通位置示意图小屯井田属山前低山丘陵地貌, 地表大部分为第四纪沉积物覆盖, 仅在部分 冲沟地带偶有基岩出露。 地形具有西北部高, 东南部低的特点,

2、地面标高 +150 +203m。(1气象本区属半干旱暖温带大陆性季风气候, 四季分明, 冬季寒冷干燥, 夏季炎热 多雨。全年的总体气候特征为:雨量集中,光照充足,无霜期较长,光热资源丰 富,降雨主要集中在每年的 79月。依据峰峰矿区气象站 19972007气象观测 资料,近十年多年平均降雨量 500.1mm ,年最大降雨量 728.7mm (2000年 ,最 小降雨量 271.5mm (1997年 ,多年平均蒸发量 1678mm , 56月份蒸发量最大。 历年最高气温 42(2005年 ,历年最低气温 -11.1(2002年 ,高温主要出 现在每年的 7月份,低温多出现在当年的 12月份或竖年

3、的 1月份。风向随季节 变化,冬季以北风为主,夏季多东南风,历年最大风速 17m/s,多年平均无霜期 233天。(2水文井田内没有河流,仅有 3条局部积水的冲沟,其主要特征如下:1牤牛沟:宽 60100m ,深 712m ,纵横井田长达 1.8km 。沟底及两侧均 出露基岩,常年流水。在冬春枯水期,流量较小一般 0.20.3m 3/min。在多雨季 节,受雨水及地表水的补给,流水量可达 0.50.9 m3/min。沿该沟建有 2座水 库:西屯水库蓄水量为 75000m 3,梁庄水库蓄水量为 35000 m3。2香山水沟从井田西南部穿过,井田内长度约 1.7km ,宽 6090m ,深 8 12

4、m ,平均流量 0.5 m3/min,雨季流量将增大至 2 m3/min左右。3古佛水沟从井田中部穿过,宽 2070m ,一般为 40m ,深 25m ,局部积 水少。自公元前 230年开始有地震记载以来, 历史上临近地区曾发生过多次强烈地 震, 并波及到峰峰矿区。 距离矿区最近影响最明显的是 1830年 6月 12日的磁县 磁县发生的 7.5级强烈地震(据沈旺生撰写的磁州地震大灾纪略。此次强 烈地震共造成二十余万间房屋倒塌,万余人(记录在册仅为 5485人丧生,地 震波及邯郸、成安、武安、安阳、临漳等县。其次是 1966年 3月 8日 5时 29分及 22日 16时 19分,邢台市区隆尧县白

5、家寨、宁晋县东汪先后发生 6.8级和 7.2级强烈地震(将这一地震群统称为邢台大地震 ,震源深度 10km 左右,震中 烈度为 910度。邢台大地震波及 60多个县,受灾面积达 23000km 2,毁坏房屋500余万间, 8064人丧生, 3.8万余人受伤。矿区震级为 34级,无房屋倒塌和 人员伤亡。依据根据 中国地震动参数区划图 (GB18306-2001 , 峰峰矿区地震基本烈 度为度,地震动峰值加速 G 为 0.15g 。1.2矿井概况(1矿井建设小屯矿 1958年 6月开始建井,原为大淑村勘探区小屯井田,设计生产能力 45万吨, 1982年开始独立成为小屯矿,核定生产能力 35万吨 /

6、年。 1989年进行 了改扩建工程,生产能力提高到 60万吨 /年, 1995年基本完工, 1996年产量达 到 61.0万吨, 2007年实际产量 76万吨。随着多年的开采, 小屯矿原井田可采资源急剧减少, 目前主要的生产地区集 中在矿井 -190和 -300水平, 且 -190水平大煤基本开采完毕, -300水平大煤只剩 14259、 14261、 14259外、 14253里充填开采及 14263条带开采工作面。为了充 分发挥小屯矿改扩建后的生产能力,稳定矿井的产量规模,必须扩大生产地区, 增加矿井的可采储量。经上级主管部门批准(国土资矿函 200835号将原为 大淑村井田南区划归小屯矿

7、开采(简称扩大区 ,增加扩大区后小屯井田面积面 积由原来的 4.0878 km2变更为 8.4099km 2。(2生产系统小屯矿井田为斜井分水平盘区式开拓, 暗斜井石门延深。 小屯矿矿井由四个 斜井筒(主井、付井、老付井和回风井通往井下,三进一出。通风方式为中央 并列式通风,通风方法为抽出式。目前矿井共有 6个水平,分别为:+80、 +41、 -50、 -190、 -300和 -600水平。其中, +80、 +41和 -50水平目前已无生产活动, -190和 -300水平为现生产水平, -600水平为延深水平。生产格局采用“一厚一 薄”和“一充填”搭配开采,采煤方法多为倾斜长壁开采,个别采用走

8、向长壁采 煤法。 顶板管理除充填工作面外均为全部跨落法, 采煤工艺采用综采放顶煤、 充 填开采(厚煤层和薄煤综采或高档普采。(1主采煤层目前小屯矿主要开采上组煤,即开采煤层为大煤(2#煤 、野青煤(4#煤和 -240m 以上山青煤(6#煤 。其中大煤为主采煤层,野青和山青煤为配采煤层。深 部山青煤和下组煤(小青煤、大青煤、下架煤因受奥灰水威胁,目前暂时没有 开采。大煤为主采煤层,厚度 3.916.95m,平均 5.5m ,采煤工艺以综采放顶煤为 主,村庄下开采采用充填开采,目前最深开采至 450m 。野青煤和山青煤为配采煤层,其中野青煤厚度 0.611.80m,平均 1.3m ,山 青煤厚度

9、0.401.65m, 平均 1.08m 。 采煤工艺以综采为主, 较小工作面采用高档 普采。目前,野青煤最深开采至 490m ,山青煤最深开采至 420m 。(2生产情况小屯矿是有近 37年开采史的矿井,设计能力为 60万吨 /年,截止到 2007年底小屯矿已开采出原煤 1376.1万吨, 总损失量 706.9万吨。 矿井回收率 64.4%, 采区回收率 84.1%。小屯井田内原有香山煤矿、东屯煤矿、梁庄煤矿、荣盛煤矿 4个小煤矿。主 要开采大煤、 野青和山青煤, 其中有两个小煤矿超层开采下组煤。 开采期间小煤 矿直接将矿井水排入小屯矿,增加小屯矿矿井涌水量 1.1m 3/min。自 2004

10、年 9月至今,井田内的小煤矿均被关闭,其中对荣盛煤矿、东屯煤矿、梁庄煤矿的井 筒进行了充填。各小煤矿的基本信息参见表 1-2。表 1-2 小煤矿统计表 2区域地质、水文地质条件 本区西侧外围出露的古老岩系有太古界花岗片麻岩、 角闪斜长片麻岩、 元古 界石英砂岩、变质安山岩。区内自西向东出露的地层依次有寒武系、奥陶系、石 炭系、二叠系、三叠系和第四系。地层走向大致呈 NNE,倾角 10°20°。石 炭二叠系为含煤地层, 煤炭资源丰富。 铁矿产于奥陶系中统碳酸盐岩与中性岩浆 岩体的接触带上。生产过程中勘探揭露地层 (与采煤有关的地层 主要为奥陶系中统、 石炭系、 二叠系、三叠系

11、和第四系地层,主要特征简述如下:(1下古生界奥陶系中统(O2包括峰峰组三段,上马家沟组三段,下马家沟组二段,俗称三组八段,全统 平均厚 580m 左右。中统下马家沟组(O2X本组分二段,全组厚 120140m 。上段以纯灰岩为主,夹白云质角砾岩和花 斑灰岩;下段为角砾状灰岩,下段底部为含砂砾岩及钙质页岩。中统上马家沟组(O2S本组分三段,全组层厚 220250m 。上段以厚层状纯灰岩间夹花斑灰岩及白 云质角砾岩为主; 中段以厚层纯灰岩为主, 含硅质小瘤花斑灰岩; 下段为一套角 砾岩,角砾多为白云质次为灰质。中统峰峰组(O2f本组分三段,全组厚 140158m 。上段以角砾状灰岩、白云质角砾岩为

12、主; 中段以厚层纯灰岩及花斑灰岩为主;下段以白云质角砾状灰岩为主。奥陶系主要以蓝灰及浅灰厚层状灰岩、 白云质角砾岩、 花斑状灰岩为主, 岩 溶、裂隙发育,黑龙洞泉群为奥灰水的天然排泄形式。鼓山、九山为奥陶系灰岩 的主要裸露区。(2上古生界1石炭系(C 中统本溪组(C2b假整合于奥陶系之上。本组上部以蛋青色、浅灰色含铝质细砂岩或粉砂岩, 黑灰色砂质泥岩和薄层石灰岩组成。内含一至二层厚 0.10.2m 的不可采薄煤。 中下部为灰白色、 具鲕状结构的 G 层铝土岩, 中夹一层 03m 的石灰岩。 底部为 山西式铁矿, 此矿分布不一, 常有消失而为紫红色铁质泥岩代替, 含鲕状铝土成 份。与下部其接触处

13、常有残留结核。全组厚 635m ,平均厚 25m 。上统太原组(C3t整合接触于本溪组之上。 本组为峰峰煤田主要可采含煤地层。 全组为一套黑、 黑灰色砂岩、粉砂岩、夹浅灰色砂泥岩及细砂岩互层,中夹有 68层薄层海相石灰岩、和煤层组成,属海陆交替相沉积。全组含煤 12-15层,可采 6层、局部 小青可采一层。底部有一层灰白、浅黄色中粒砂岩。灰岩中富含海相动物化石。 组厚 90120m ,平均厚 115m 。2二叠系(P 下统山西组(P1S整合接触于石炭系太原组之上。 本组为峰峰煤田主要可采含煤地层之一, 属 陆相沉积,岩(煤层亦较稳定,含煤 25层,可采 12层。底部的第二层煤 大煤(2#煤为峰

14、峰煤田的主要开采煤层,厚 36m 。岩性上部为深灰、灰色中 粗粒砂岩、 细砂岩及砂质泥岩为主, 砂岩中富含炭质黑线及黑云母片, 含有芦木、 羊齿、鳞木等植物化石,顶部粉砂岩中具有鲕状结构,偶夹有铁质结核。下部以 黑灰色粉砂岩及砂质泥岩为主。底部为稳定的灰白色中细粒砂岩,厚 23m ,称 北叉沟砂岩。全组以含大量的植物化石为特征,组厚 5095m ,平均 60m 。下石盒子组(P1X平行不整合接触于山西组之上, 岩性为黄灰、 黄棕、 紫花斑色粉砂岩及砂质 泥岩、 细中粒砂岩和粘土泥岩组成, 泥岩中含有鲕状结构。 底部中粗粒砂岩称骆 驼脖子砂岩。本组厚在 2030m 。上统上石盒子组(P2S分为四

15、段一段(P2S1 整合接触于下石盒子组之上。全段以黄绿色或浅灰色的厚层状 粉砂岩页岩为主。含有鲕状结构,并夹有薄层灰白色的铝土页岩。厚度在 120 160m ;二段(P2S2 本段以灰白色、浅灰色中粗粒长石、石英砂岩为主。夹有灰绿 及紫色粉砂岩和泥岩。全段厚 7080m ;三段(P2S3本段以灰黄暗紫及灰绿、黄灰色粉砂岩为主。中部夹数层灰黄 绿色中粒砂岩。底部为含砾砂岩。全段厚 8090m ;四段(P2S4本段以灰白色及暗紫、棕红、紫红色粉砂岩为主。夹多层紫绿 色中粗粒砂岩。底部为灰白色厚层状含砾粗砂岩。全段厚度在 90130m 。上统石千峰组(P2sh整合接触于上石盒子地层之上。本组上部为紫

16、红色砂质泥岩薄层钙质细砂 岩, 砂岩中富含云母, 有交错层理, 并夹有石灰质结核。 中部有数层灰绿色泥岩。 下部为紫褐色粘土页岩及粉砂岩, 含钙质结核。 底部含有砾岩。 本组全层厚 210 270m ,平均厚为 250m 。(3中生界三叠系(T 下统(T1:包括刘家沟组及和尚沟组,全统以紫红色及浅紫红色细砂岩夹暗紫色薄层泥岩组成。本统全层厚平均 790m 。下统和尚沟组(T1h本组假整合于下覆地层之上,以富含同生卵砾为特征,厚度在 290480m 左右。岩性为暗紫色、紫红色薄层至厚层状细砂岩为主、夹薄层粉砂岩。下统刘家沟组 (T1L本组整合接触于下组地层之上。 厚度较稳定在 270230m 左

17、右, 岩性以紫红、 暗紫色板状细砂岩厚层细砂岩,中夹数层紫红色底部细砂岩中含同生砾石。中统流泉组(T2L全组为一套黄色和灰黄色厚层状中粒砂岩, 局部具斜层理, 中间夹薄层不稳 定紫绿色细砂岩和一层绿色页岩, 底部为 23m 的黄绿、 紫绿色纸片状泥岩。 厚 度 106225m ,平均厚 200m 。(4新生界1第三系(R 角度不整合于三迭系之上,厚度不稳定,由 0190m ,平均 120m 。岩性以疏 松的黄色、白色中粗粒泥岩或细砂岩,红粘土和灰黄绿色粉质粘土等相间组成。 2第四系(Q 不整合接触于下覆各地层之上,全层厚 060m 、平均 30m 。为黄色、灰黄色或 稍带红色及黄色粘土,黄土组

18、成,黄土中偶夹有石灰质结核及微小砾石。岩浆岩主要分布在峰峰矿区北部,在利泰公司与薛村矿东西一线以北地区, 均有大面积出露。 其分布方向以北北东呈长条带状侵入, 但每个条带可清楚表现 一段较强烈一段较微弱, 这与北北东主干断裂构造和断裂破碎带完全一致, 并沿 它们发育方向或附近侵入较强烈,远者较微弱。主要岩性为:闪长岩、花岗闪长 斑岩、正长斑岩。峰峰矿区位于太行山隆起带与华北平原沉降带的过渡地带。 区内构造体系复杂, 以新华夏系为主, 次为南北向构造和华夏系构造体系, 并发育有东西向和北 西向构造。 控制矿区构造格架的大型褶皱为鼓山紫山背斜。 该背斜将矿区分为 东西两部分, 西侧为武安和村向斜,

19、 东侧为向 SEE 缓倾的单斜, 在此基础上发 育有小型褶皱和大中型断层,参见图 2-2。 图 2-2 峰峰矿区构造略图(1断层矿区内断裂构造密集,以 NNE 及 NE 走向断层最发育, NWW 向次之, NW 向仅以小断裂形式出现。 不同走向的断层相互切错, 将煤系分割成若干小型地垒、 地堑及阶梯状单斜断块组合等构造形态。断层发育具有以下特点: 断层性质以正断层占绝对优势,煤田勘探揭露的数百条断层中,仅发现羊东井田和梧东井田各有一条小型逆断层; 断层具有多期活动性,多数为压扭性正断层; 断层平面组合为“ S ”形,反映扭动走滑特点。(2褶皱矿区内较大褶皱为鼓山复背斜, 它以滏阳河为起点, 其

20、背斜轴向南呈近于南 北,向北渐变为北 10°东左右,延伸到局电视塔以南略有倾伏,后被断裂所切 割, 其走向偏向西北。 鼓山背斜以东总的来看为单斜构造, 但发育着斜裂式的次 一级的小型背向斜,并呈规律地分布在各井田之中。主要包括:牛薛穹隆(北 15°东 ,大力公司背斜(北 34°东 ,一矿穹隆(北 12°15°东 ,大峪背斜 (北 10°东 ,再向东由北至南有:薛村向斜(北 10°东 ,小屯穹隆(北 18°东 ,牛儿庄向斜(北 20°东等。鼓山复背斜与九山之间, 为和村-孙庄向斜, 它有许多小型椭园形向斜呈

21、串 珠状联接起来, 并在它们的两翼发育着成排成列的背向斜构造。 向斜构造东翼有:彭城向斜(北 10°东 、街儿庄背斜(北 30°东 、界城背斜(北 15° 。西翼 有:大沟港背斜(北 15°东 、王看背斜(北 10°东 、王风向斜(近南北 。向 西又有胡村背斜(北 20°东 、南山背斜(北 20°东 、三合背斜(北 25°东 、 都党背斜(北 15°东 、观台向斜(北 15°东 。鼓山复背斜两翼的背向斜,除和村孙庄向斜随鼓山山势从北部向南由北 东北西北北东北西转动外,其它的背向斜的轴向同样以倾伏

22、端向东摆动, 而东南端恰与之相反。 排列以北北东及北东方向, 大致呈雁行排列形式, 成行成 列地分布在矿区。(3区域陷落柱陷落柱一般受区域构造条件裂隙分布规律控制, 其发育程度是构造规律的反 映。截止到现在,矿区共发现了上百个陷落柱,大小悬殊,形状各异。其在平面 上的特点大致上呈串珠状形式出现,分布方向为北北东向、北东向和近东西向。 2.2 区域水文地质条件按岩溶水的补给、 径流、 排泄条件进行水文地质分区, 峰峰矿区属于邯邢水 文地质单元的南单元, 即峰峰水文地质单元。 该单元西起长亭涉县断层, 东至矿 区东界奥陶系灰岩埋深 -500m 标高起,北起北洺河地下分水岭,南至漳河南地下 分水岭,

23、总面积 2404km 2。(1地下水的补给区域地下水的主要补给来源是大气降水和局部地区沟谷河床渗漏。 奥陶系灰中国矿业大学成人教育学院 09届毕业论文岩裂隙岩溶地下水, 大气降水入渗补给区主要位于鼓山、 九山露头和西部及西北 部岩溶发育的灰岩裸露区, 除接受地区降雨渗入补给外, 还接受西部、 西北部山 区裂隙岩溶地下水的侧向补给。 由于区域内裂隙岩溶含水层均为厚层含水层, 且 裂隙岩溶发育, 各含水层通过众多断裂构造发生水力联系, 山区裂隙岩溶含水层 与矿区奥陶系裂隙岩溶含水层, 构成统一的含水层。 山区沟谷和河流的渗漏是区 内地下水的集中补给来源。河谷渗漏补给主要位于西北部洺河, 渗漏段主要

24、位于河床为灰岩的河段。 主 要集中在南洺河常年有水的地区, 如小店-阳邑段、 木井一带、 沙名-西寺庄地 段。十里店 -磁山段河床南岸奥灰裸露区,主要在雨季和洪水季节形成渗漏补给地下水。 南部漳河流经的区城内的河床地段虽然大部分为 Z 1 、 2、 O1、 O2灰岩河床,但由于河底分布有一层具有良好隔水性能的冰积泥砾层, 只有特大洪水年份, 洪 水倒灌渗入河床两侧灰岩裸露区的裂隙岩溶,才能补给地下水。矿区范围内第四系松散含水层及砂岩含水层一般接受降水补给, 煤系地层灰 岩含水层除接受渗漏补给外, 在构造条件下局部接受下伏奥陶系灰岩地下水的补 给。 此外, 从张家头至峰峰矿区的跃峰渠渗漏补给也是

25、一个局部的地下水补给区。 (2地下水径流地下水径流主要受地层产状、 构造和地形因素的控制, 局部范围受水动力条 件的影响, 区域奥灰水总体流向为自西向东或略向东南。 南部总体流向为北东方 向,流经石场、申家庄、前辛安地段进入和村盆地后,沿东北方向经上庄一孙庄 一彭城流入黑龙洞泉群排泄区;北部地下水的流向总体呈南东方向,途经崔炉、 八特、 利泰公司一带自西北进入和村盆地后向东南方向流动, 至黑龙洞泉群排泄 区; 鼓山东受构造控制, 地下水总体流向自北向南到黑龙洞泉群排泄区。 地下水 汇入峰峰矿区相对集中的地段是南洺河北岔口-青碗窑、 白土和观台等地段, 受 地下分水岭影响, 局部向东北方向流动;

26、 在和村盆地北张庄附近, 由于鼓山断裂 部分地段沟通了东、 西两侧奥灰水的水力联系, 使西部奥灰水径流到东部, 与鼓 山东奥灰水汇合,构成了鼓山东径流带。单元内强径流带主要受构造和地势控制, 总体分布在鼓山背斜、 莲花山背斜 和贾壁东山背斜的东翼 (九山 , 弱径流带主要分布在区内规模较大的向斜和地 堑展布的地段。受矿山排水的影响,在各井田内形成了多个地下水局部径流带。(3地下水排泄地下水排泄方式主要包括泉群自然排泄和人工排泄 (矿区内工、 农业用水和 矿山排水两种排泄方式。黑龙洞泉群位于鼓山南段黑龙洞村、响堂寺一带,由 大小 60余个泉点组成,以黑龙洞泉、娘娘庙泉,郭家庄泉、广胜泉为主,泉群

27、出地下水的动态特征, 取决于其补给、 径流和排泄条件, 同时受自然和人为因 素的制约, 区内地下水位的动态具有雨季上升, 旱季下降的特点。 据水位观测资 料, 降雨后一天甚至几小时后, 地下水位即发生变化, 水位上升至最高值时的时 间, 一般在山区滞后最大降雨期 1030天, 其它地区区滞后 23个月。 奥灰水具 有集中补给,长年消耗, 710年出现一次高水位的特点。从区域水位变化来看, 不同区的水位变化存在明显的差异。 西部山区灰岩裸 露面积大,直接接受降雨补给,水位高,水位动态不稳定,年变幅大;在矿区范 围,水位较西部山区低,受西部地下水侧向补给影响,地下水位动态相对稳定, 矿区径流区范围

28、内年变幅值一般为 510m(1975年,排泄区年变幅值小,一 般为 24m 。根据勘探资料和井巷揭露,对采煤产生一定影响的含水层有 8个,按埋藏顺 序自上而下分述如下:(1下石盒子组砂岩裂隙含水层位于下石盒子组中下部, 以浅灰色、 灰白色中细粒石英砂岩为主, 局部含小 砾石,多为泥质胶结厚度约 15m 。节理、裂隙发育微弱,且裂隙常为方解石脉充 填,富水性弱。该含水层下距大煤煤层较近,在开采大煤过程中,砂岩水沿顶板 垮落的裂隙,可以涌入开采工作面,涌水量为 0.11.5m 3/min。(2山西组砂岩裂隙含水层为大煤煤层间接顶板,岩性为灰色、灰黄色中细粒石英砂岩,泥质、钙质胶 结,厚度 1020

29、m 。节理、裂隙多为方解石脉充填,含水层富水性弱。开采揭露 呈淋水、滴水状态,涌水较为稳定,为 0.11.0m 3/min。(3野青灰岩裂隙含水层为野青煤层直接顶板,灰岩呈黑色,隐晶质,结构致密、坚硬,分布稳定, 厚度 1.03.5m ,平均 2.0m 。构造裂隙发育,但分布不均,局部比较密集,大多 数裂隙未被充填,富水性较差。开采揭露时,呈淋水、滴水状态,涌水量 0.5 1.0m 3/min,短期即可疏干。(4山青灰岩裂隙含水层为山青煤层直接顶板,灰岩呈灰黑色,质地纯,局部成泥质薄层石灰岩,井 田内北部局部地区相变为砂岩、 砂质页岩和泥岩, 层厚 1.22.0m 。 裂隙不发育, 多为方解石

30、脉充填,富水性较差,涌水量小于 1.0m 3/min。(5伏青灰岩裂隙含水层为山青煤层间接底板, 上距山青煤层 24m , 分布普遍且稳定, 灰岩呈浅灰、 青灰色,微晶质,结构致密,呈块状,质地不纯,夹遂石层,厚度 25m 。裂隙 发育,部分为方解石脉充填,局部有溶蚀现象,钻探中普遍存在漏水现象。一般 情况下, 含水层富水性较差, 以静储量为主, 易于疏干, 涌水量 1.03.0 m 3/min, 深部矿井该含水层富水性更差。个别矿井,该含水层岩溶裂隙发育,富水性强, 且具有稳定的补给源。如大力公司 -125水平涌水量 1011m 3/min,薛村矿稳定涌水量 9m 3/min,黄沙矿涌水量

31、6m 3/min。(6小青灰岩裂隙含水层为小青煤层直接顶板,灰岩呈深灰色或灰黑色,结构致密,分布不稳定,局 部地区相变为砂岩、砂质页岩,该灰岩含水层厚 0.31.5m 。裂隙不发育,富水 性很弱,开采揭露该含水层时,呈淋水、滴水状态,短期即可疏干。(7大青灰岩裂隙岩溶含水层为大青煤层直接顶板, 分布普遍且稳定, 夹 23层薄层黑色燧石层, 厚度 4 6m 。 该含水层是煤系地层薄层灰岩含水层中最厚、 距奥灰含水层最近的一个含水 层,裂隙发育,部分有溶蚀现象,在构造发育部位接受奥灰水补给时,富水性较 强,矿井涌水量一般在 560m 3/min。(8奥陶系中统灰岩岩溶裂隙含水层奥灰含水层为厚层裂隙

32、岩溶含水层,主要由角砾状石灰岩、中厚层纯灰岩、 致密灰岩与花斑灰岩组成, 奥陶系灰岩平均厚度 605m , 其中, 奥陶系中统石灰岩 含水层就达 545m 。该含水层的质纯中厚层灰岩中裂隙岩溶发育,裂隙主要沿北 1030°东方向发育, 次为北 290300°西方向。 按其沉积旋回可分为三组八段, 各组岩层由于其化学成分、 结构、 岩性组合及裂隙发育情况的不同, 使其含水特 征及富水性存在着明显的差异。其中,第三含水组位于顶部,埋藏相对较浅,含 水丰富,构成奥陶系含水层一个主要含水组,厚度一般 103m 左右。大气降雨通过灰岩裸露区的的渗入补给是奥灰含水层的主要补给源, 主要

33、补 给期为每年的 79月,具有集中补给,长年消耗的特征。据 1950年至 1984年 35年的降雨资料估算, 奥灰含水层最大补给量为 32m 3/s, 最小补给量 8.481m 3/s, 平 均补给量 15.65m 3/s。据 20042007年各矿奥灰水位动态资料统计, 矿区范围内奥灰水水位标高一 般在 +95+125m左右, 受南洺河铁矿长期持续排水影响, 万年矿奥灰水位在 +30 +87m左右变化。3矿井地质条件3.1地层根据勘探资料及井巷工程揭露, 勘探深度范围内涉及的地层由老到新的顺序 为:奥陶系(O 、石炭系(C 、二叠系(P 、三叠系(T 及第四系(Q 地 层。奥陶系上部缺失了志

34、留系(S 和泥盆系(D 地层,与上覆石炭系地层呈不 整合接触; 石炭系、 二叠系和三叠系地层呈整合接触关系; 第四系与下伏岩层三 叠系、二叠系呈角度不整合接触关系。由老至新各地层的主要特征分述如下: (1奥陶系(O 奥陶系中统(O2本井田内地表无出露, 在原井田 33个勘探钻孔中, 有 23个揭露本层。 结合 区域资料, 本统厚度一般为 420668m , 平均厚 552m , 该统岩石主要为浅海相沉 积的一套浅灰色、 灰色, 偶呈红色的厚层状石灰岩、 白云岩 (含数层白云质灰岩 组成,隐晶或微隐晶结构,岩溶裂隙发育,富水性强。该统分为三组八段,自上 而下分述如下:峰峰组上段(O2F3:以浅灰

35、色、灰色角砾状石灰岩、白云质灰岩为主,厚 1528m ,平均 20m 。峰峰组中段(O2F2:由厚层状石灰岩和花斑状灰岩组成,偶夹薄层角砾状 灰岩和白云质灰岩,厚 8595m ,平均 90m 。峰峰组下段(O2F1:以角砾状灰岩为主,间夹石灰岩、白云质灰岩、泥岩 等,局部可见石膏岩,泥质含量较高,厚 4070m ,平均 55m 。上马家沟组上段(O2S3:局部为粉红色白云质灰岩或泥质灰岩,上部为薄 层状纯灰岩、白云质岩及花斑状灰岩,中部为厚层状灰岩,下部为巨砾角砾岩, 角砾大小不一,相差悬殊,厚 6090m ,平均 74m 。上马家沟组中段(O2S2:顶部为深灰色中厚层状纯灰岩,向下逐渐过度为

36、 花斑状灰岩,纯灰岩中含 56层燧石层;上部为薄层状灰岩与薄层状白云质灰 岩互层;中下部为厚层花斑状灰岩与灰岩互层。厚 100150m ,平均 125m 。上马家沟组下段(O2S1:以白云质角砾状灰岩、灰岩为主,底部为钙质页 岩和泥质白云质灰岩互层,厚 2555m ,平均 43m 。 下马家沟组上段(O 2X2 :顶部为中厚层状灰岩,内含 56层石膏;中部 为花斑状灰岩; 下部为灰岩、 白云质角砾岩互层; 底部为板状致密灰岩。 厚 90 115m ,平均 110m 。 下马家沟组下段(O 2X1 :主要为一层角砾岩,厚 565m ,平均厚 35m 。 (2石炭系(C 石炭系中统本溪组(C2b该

37、组与下伏地层奥陶系中统峰峰组呈假整合接触关系。 其底部为不稳定的山 西式铁矿,下部为铝土岩,灰白色,坚硬致密,带紫色斑痕,具鲕状结构,中部 为砂质页岩、 薄层砂岩及薄层灰岩, 上部为炭质页岩及铝土质页岩, 顶部为一薄 煤层,厚 00.2m ,为尽头煤,与上部太原组分界。由钻孔资料得知,本井田内该组厚度 1033m ,平均 17m ,本组较厚地区在 -300水平北翼靠深部边界地区。石炭系上统太原组(C3t该组下部与本溪组呈整合接触关系, 厚度 110125m , 平均 120m 。 主要为一 套黑灰黑色泥岩、灰浅灰色砂质页岩、中细粒砂岩、石灰岩及煤组成,其中 灰岩 47层。自上而下为野青灰岩、山

38、青灰岩、伏青灰岩、小青灰岩、大青灰 岩、中青灰岩和下架灰岩,本区发育的只有野青灰岩、伏青灰岩、小青灰岩和大 青灰岩,除下架、小青、山青煤顶板灰岩有相变为砂质页岩的情况外,其余各层 灰岩皆很稳定。太原组为主要含煤地层,含煤 10层,含煤系数 6.1%。自上而下为一座煤(3 、野青煤(4 、山青小煤(5上 、 5 、山青煤(6 、伏青煤(6下 、小青小煤(7上、小青煤(7 、大青煤(8 、下架煤(9 ,其中野青煤、山青煤、 小青煤、大青煤和下架煤为可采煤层,可采煤层总厚度 7.35m 。该组古生物化石以鳞木、 封印木、 芦木及羊齿类为主要组合特征, 主要集中 在煤层顶、底板附近层位。(3二叠系(P

39、 二叠系下统山西组(P1s 与太原组呈整合接触关系, 本组以深灰色中细粒砂岩、 砂质页岩为主, 厚度 6070m ,平均 65m 左右。上部由深灰灰色中粗砂岩和砂质页岩组成,下部以 灰黑色砂质页岩为主,底部为一层分布稳定的灰色细砂岩中夹 13层煤,其中 可采煤层一层, 即本井田的主采煤层 (大煤 。 2#煤层下部为厚层砂质页岩, 灰灰黑色,厚 11m 左右,局部直接底板为灰白色细砂岩,厚 2.2m 。大煤上部植物 化石丰富,主要有鳞木、芦木及羊齿等化石。二叠系下统下石盒子组(P1x 该组底部与山西组整合接触。 本组岩性以深灰、 浅灰色页岩, 灰白色及浅灰 色砂岩为主, 并夹有黄灰、 灰黑色页岩

40、, 植物化石丰富。 下部以紫色粘土质页岩, 紫斑页岩为主,上部岩层颜色较浅。本组厚度约 30m 。二叠系上统上石盒子组(P2s 该组与下伏地层呈整合接触关系,在本井田中,本组共分四段。第一段(P2s 1该段在全井田内发育,在忙牛沟两侧有出露,厚度 110160m ,平均 135m 。 上部为黄绿色中粗砂岩和细砂岩,中夹灰色、紫色泥岩,局部具鲕状结构,中下 部为黄绿色砂岩、 砂质页岩, 中夹黄色带紫斑泥岩、 浅绿色具鲕状结构的铝土岩, 底部为黄绿、灰色中粗砂岩,粒度上细下粗,成分以石英为主。第二段(P2s 2该段在井田 -50以下至深部地区发育,在井田内的小屯水库四周、磨岗坡、 香山中学及农用耕

41、地沟坎边有出露, 平均厚 90m 。 岩性主要为灰色长石石英砂岩, 层间夹有暗紫色、 灰绿色及紫红色花斑状砂质泥岩和粉砂岩, 底部为一层厚层状 灰白色含砾粗砂岩。第三段(P2s 3本段主要分布在井田深部 -190水平以下地区, 地表无出露, 厚度平均 100m 。 岩性为暗紫色、灰绿色、灰黄色、深灰色泥岩和砂质泥岩互层,其中夹有细砂岩 或粉砂岩, 接近顶部夹有灰绿色铝土质泥岩, 底部为一层黄灰、 黄紫色中厚层状 中砂岩,粒度上细下粗,呈现有一定的沉积层序律。第四段(P2s 4该段在井田 -300水平东北角地区及残存底部地层有发育,在矿区范围内平 均厚度为 140m 。岩性以黄灰色砂岩为主,其中

42、夹有黄绿色暗紫色泥岩,最底部 为一层灰白色含砾粗砂岩。二叠系上统石千峰组(P2sh 上部暗红色、 紫红色砂岩, 中部紫色泥岩, 下部暗紫色中细砂岩, 厚度 120m 。 (4三叠系(T 绿色细砂岩及粉砂岩,下部多紫色,地表有露头,厚度不详。(5第四系(Q 该系地层在本井田内普遍存在, 以黄色砂质粘土和河床沙砾沉积为主, 厚度218 m ,平均厚度 10 m 。第四系下部的冲积层潜水含水层为矿井主要供水水源。3.2可采煤层小屯井田煤系地层总厚度约 270 m , 共含煤 1214层, 煤层总厚度达 15 .7m , 含煤系数 6.53%。其中可采及大部分可采煤层有 6层,分别为 2#煤(大煤 、

43、 4#煤 (野青煤 、 6#煤 (山青煤 、 7#煤 (小青煤 、 8#煤 (大青煤 、 9#煤 (下架煤 。 2#、 4#、 6#煤上组煤为主要可采煤层,总厚度约 12.9 m,可采含煤系数 4.8%, 厚度约占可采煤层的 63.1%,为矿井的主要开采煤层。各可采煤层的基本信息参 见表 3-1。表 3-1可采煤层基本信息一览表 (1大煤位于山西组 (P1s 下部, 下距 4#煤 3338m , 煤厚 3.916.95m , 平均 5.30m , 全区稳定可采,含夹矸 13层,夹矸单层厚度 0.030.20m 。煤层直接顶底板 多为砂质泥岩, 局部顶板为中细粒砂岩。 大煤为小屯矿主要开采煤层,

44、 经过多年 开采,原井田范围内除村庄、井巷和永久煤柱外,剩余的可采储量仅百万余吨。 (2野青煤位于太原组 (C3t 上部, 下距 6#煤 2528m , 煤厚 0.611.80m , 平均 1.30m , 煤层稳定,结构简单,不含夹矸,全区基本可采。井田内有 35个钻孔揭露野青 煤,其中 32个钻孔显示煤层厚度在可采范围内,可采系数 91.4%。煤层顶板为 野青灰岩,层位稳定,底板为细砂岩。原井田范围内,除煤柱外已开采殆尽。 (3山青煤位于太原组 (C3t 中部, 下距 7#煤 2430m 煤厚 0.401.65m , 平均 1.08m , 结构简单,不含夹矸,局部可采。井田内有 34个钻孔揭

45、露山青煤,其中 27个钻 孔显示煤层厚度在可采范围内,可采系数 79.4%,为大部分可采煤层,煤层顶底 板多为砂质泥岩。(4小青煤位于太原组 (C3t 中部, 下距 8#煤 2338m , 煤厚 0.102.17m , 平均 0.90m , 煤厚变化无规律,含夹矸 1层,厚度 0.100.40m ,为局部可采的不稳定煤层。井田内有 27个钻孔揭露小青煤, 其中 10个钻孔显示煤层厚度在可采范围内, 可 采系数 37.0%,目前尚未开采,煤层顶板为小青灰岩,底板为细砂岩。(5大青煤位于太原组(C3t 下部,下距 9#煤 4m ,煤厚 0.341.88m ,平均 1.15m , 不含夹矸,为大部分

46、可采的稳定煤层。井田内有 33个钻孔揭露小青煤,其中 27个钻孔显示煤层厚度在可采范围内,可采系数 81.8%。受地下水的威胁,目前尚 未开采。煤层顶板为大青灰岩,底板为泥岩,局部有岩浆岩侵入。(6下架煤该层煤为太原组(C3t 底部的可采煤层,煤厚 2.203.59m ,平均 2.92m , 全区可采,煤层结构复杂,普遍含 23层夹矸,夹矸单层厚度 0.050.30m , 为较稳定的可采煤层, 煤层顶板为泥岩及下架灰岩, 底板为砂质泥岩及泥岩。 下 架煤在正常块段下距奥陶系灰岩 21m 左右,受奥灰水威胁,目前尚未开采。 3.3煤层对比本区属海陆交互相过渡相含煤建造, 石炭、 二叠系含煤地层沉

47、积稳定, 岩 性及厚度变化不大, 含有多层稳定而明显的石灰岩标志层, 有些煤层间还有其它 稳定可靠的标志层。 同时, 主要可采煤层及岩性组合的地球物理特征明显且稳定, 因此本区煤层易于对比,对比可靠。山西组 2#煤层为全区可采煤层,煤层厚度大,普遍含一层夹矸,层位稳定, 顶板一般为厚层砂岩,含有泥质包体,具断续炭质斜层理,为判断预见 2#煤层 的良好标志,煤层对比可靠。太原组含可采和局部可采煤层 5层,含石灰岩 58层,自上而下分别为野 青、山青、伏青、小青、大青灰岩。其中伏青灰岩厚 4.50 m左右,大青灰岩厚 6.24m 左右, 大青灰岩为 8#煤直接顶板, 层位稳定易于对比。 4#煤层顶

48、板为野青 灰岩,底板为细砂岩,层位稳定,对比可靠。 6#煤直接顶板局部为山青灰岩,厚 0.42 m , 其余多为粉砂岩等, 该煤层下距伏青灰岩 1.9m 左右, 上距野青灰岩 27.70 m 左右,对比可靠。 9#煤距 8#煤 5.80 m左右,顶板为石灰岩或粉砂岩,底板中 本溪组含铝土泥岩, 有助于对比; 9#煤下约 21m 左右为煤系地层的基底奥陶系石 灰岩,对比可靠。在物性反应方面, 因煤化程度为变质程度很高的贫煤, 密度高异常, 自然伽 玛低,在密度曲线上呈现峰值,明显高于围岩,自然伽玛曲线呈低值,自然电位 呈较高幅值正异常反映。 测井工作可根据密度、 自然伽玛和自然电位三条曲线准 确

49、解释煤层深度、厚度,并可根据各煤层曲线特征进行对比。本区煤层对比以标志层定位为主, 其次参考间距、 岩性组合及测井物性反映, 控制对比能力强,对比结果可靠。3.4井田构造小屯井田位于九山、鼓山背斜东翼,因受强烈的造山运动影响,伴随鼓山的 升起因断裂而形成的地垒构造块段上。断层均属正断层,其走向大都为 NNE 向, 倾向不一, 多呈平行排列或相互交叉。 主要褶皱为香山地堑向斜、 小屯地垒穹窿, 总体构造形态特征参见图 3-2。图 3-2 小屯井田构造纲要图(1断层分布特征小屯井田范围内已探明落差大于 10m 的断层 34条,均为正断层。其中落差 大于 20m 的断层共计 17条, 占已发现断层的

50、 50%; 落差在 1020m 的断层 17条, 占已发现断层的 50%(参见表 3-3 。表 3-3 小屯矿各类断层统计表 井田内主要断层的基本信息参见表 3-4,基本特征分述如下:表 3-4小屯矿各类断层一览表F 3正断层:为小屯矿井田西南与薛村井田的边界断层,西南端与 F 11断层相 交,东北端延至南旺村西部尖灭 ,断层走向 1530º,倾向 NW ,倾角 75º,落 差 9870m 。 1963年水文队施工 8号、 16号、 32号槽探揭露, 后被 1313、 1308、 补 5、补 13等钻孔证实。 F 3断层落差变化不一,在 剖面为 87m ,在 剖面为 98m

51、 ,在 剖面为 75m , 剖面为 70m 。以上各段落差均有钻孔控制,位置、产状控制可靠,属查明断层。F 7正断层:位于井田东南边界, 属边界断层, 走向 70°, 倾向 SE , 倾角 70°, 落差 250m ,被三维地震控制和 1601、 1313钻孔控制,属查明断层。F 11断层:为小屯矿原井田南部边界, 走向 60°70°, 与 F 7断层近平行排列。 在 1313钻孔附近扭转为近东西方向,倾角 7075°,由 5号槽探和 1327、 1312、 1335、 1313、薛 1、 1311和补 B 等钻孔控制。落差 100260m ,

52、其变化情况由 东向西在 剖面落差为 260m , 剖面落差为 128m , 剖面落差为 120m , 剖面落差为 75m ,向西伸之牛儿庄井田,向东北方向延伸与羊东井 田相邻,该断层控制程度较高,属查明断层。断层延展进入扩大区后,走向转为 15°35°,倾向 105°125°,倾角 65°75°,落差 50100m 。由三维地震勘探 和 1、 3、 49等孔控制,断层可靠。F 13断层:该断层走向变化较大,在 35°55º之间,倾向 305°325º,落差 不一,在井田西翼为 50m ,在 V

53、V 剖面落差为 38m ,在 剖面为 17m , 在 V 剖面为 37m ,在 剖面为 30m ,断层东北向延伸与 F 14相交于 1305钻孔附 近。断层在 -190以上水平控制程度较高,属基本查明断层。F 13断层:大淑村井田原编号为 F 13,与 F 11断层近似平行,属 F 11断层的分 枝断层, 向东北方向延伸, 同 F 24断层交在一起。 走向 15°35°, 倾向 105°125°, 倾角 70°75°, 落差变化较大,为 2047m ,三维地震勘探和 3号钻孔控制,并 有井巷揭露,属查明断层。F 14断层:小屯矿扩大区

54、与大淑村矿的分界断层,走向 60°,倾向 150°,倾 角 73°60°,落差东大西小,由 710m 向西分叉后减为 70m ,东部 69、 73、 8等 钻孔控制,向西进入小屯矿原井田,位于 14245与 14243工作面之间。由 1305钻孔和补 6孔控制, 补 6孔开始向东北方向落差逐渐变大至 20m , 伸入薛村井田。 -190、 -300北大巷已揭露该断层,属查明断层。F 14断层:走向 50º,倾向 320º,倾角 60º,落差 35m 。该断层在 -190南大 巷、 -190南翼集中皮带机道中揭露, 向西南方向

55、尖灭于 14229工作面, 向东北方 向落差变大并伸出井田。该断层控制程度高,属查明断层。F 24正断层:走向 40°80°,倾向西北,倾角 60°65°,断层落差东大西小, 由 220m 向西分叉后减为 35m , 在西北部被 F 11断层断开。 由 49、 69等钻孔揭露, 属查明断层。F 79断层:断层走向 40°45º,倾向 310315º,倾角 55°65º,落差 50 60m ,往东北方向延伸至 14223与 14233之间落差 10m 左右,再延伸至 14241工作面(里与 14241工作面

56、之间尖灭。由于该断层上下盘大煤、野青已开采完 毕,断层控制可靠,属查明断层。F 83断层:其走向与 F 11近似平行, 在 剖面附近断层相交, 落差 32 50m ,倾向 150°,倾角 65°。由补 B 、 1311钻孔、香山小煤矿井筒及小屯矿主副 井揭露,控制程度可靠,属查明断层。DF 1正断层:位于扩大区西南边界, 延展至区外, 落差变化较大, 为 080m , 走向 40°15°, 倾向 45°70°, 2#煤层延展长度为 650m ,对煤层开采影响较大, 基本查明。(2断层发育规律小屯矿井田构造复杂, 通过对多年来勘探和采矿

57、资料的分析, 井田范围内断 层发育规律如下: 井田内大、中、小型断层走向以 NNE 和 NE 向为主(参见图 3-5 ,倾向 不一,落差多数变化较小,少数断层沿走向方向落差呈东大西小变化趋势。 小屯矿井田 -190以上水平除边界断层 F 14外, F 12、 F 13、 F 79、 F 81等主要影 响矿井工作布局的大中型断层都呈 NNENE向平行排列,间隔距离略有差别。 影响工作面掘进或回采的小断层,主要为大中型断层的分枝,小断层呈 “ 入 ” 字型与大、中型断层组合,向工作面内延伸落差逐渐变小至尖灭。 井田范围内大中型断层纵向延伸情况较好,小型断层上下层之间延伸差, 参见表 3-6。 表

58、3-6 不同煤层断层分布情况(单位:条 依据工作面揭露资料, 小断层具有深部较浅部更发育的特点, 参见表 3-7。 表 3-7 开采不同煤层遇小断层情况一览表(单位:条,工作面开采统计结果1050350°0°10°20°90° 小屯井田位于太行山背斜好鼓山背斜东翼, 井田内主要褶皱有香山向斜和小屯穹窿。井田中盘区位于 F 14 和 F86断层之间发育宽缓背斜,轴向 350°,西翼地层倾角 010°,东翼倾角 1018°。在中央下山西翼及 F 79 与 F13之间发育有两个走向 NW 小背斜。(1 岩浆岩本井田处于鼓山北端岩浆活动地带边缘, 井田内有燕山期岩浆侵入活动, 地 表无出露。 据钻孔及三